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C11ule Jl&1t!
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1,a ga'SMstt! invention (loncerne un type nwuvowu de cellule b1poll.:U-e oomposl4 de plua1eUf'!I c:ôJ 1ulfls 61êm1!!ntAit'tIII convenant nottanant pour 1'11110...
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1....f61 f; OU dt 11 401d" Qh1oX'<Ù:'1q1"t. ahloro d'eloAli, k4A#4 tmlybo de 1 e eau'Lla ppoduatien 4 ê 1 ectrol-ytique de chlo re .t 4'&10&11. ou de chlomte.
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Les cellules bipolaires oonnuta pour 1"lootrolya* de solution% aqueuses se élussent en dl3ux ettégortes 1 les cellules du type filtre-prenne constlo tu4ttt5 d'une alternance de Cadre$ et d'leotrcdoa planes j les cellules 1 paro4, externe continue constituden d'une auge monobloc divine en cellules
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élémentaire% par les plaques-électrodes.
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Dans les cellules bipolaires Classiques, Il est n408118&11'8 d'assurer l'étAnchéité! l'aide de Joints. Dans les cellules type filtre-presse,
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etest l'étanQné1t de l'ensemble qui *et Assurée Par des jointe enserré$ entre aa.dres et plaques d'électrode au moyen de t1r&nta 1 dans les cellu- les bipolairei à paroi externe Continue, o'est l'étanchditi entre Cellules 614mentairen adjacentes qui est assurée par des Joints entre chaque électrode et l'auge oonsaune.
Les cellules type filtre-preane présentent de sérieux inconvénient., notamment dans la production éleotrolytique des ohloratea ou l'espace entre électrodes eat de l'ordre de 8 mn 1 dans un cadre d'épaisseur aussi réduite la réalisation des conduits pour la circulation de l'âleatrolyte et pour des gaz foitméa au coure de l'eleatrolyse pose de eerieueew difficultés d'ordre teohnolcg111ue que l'on ne peut surmonter qu'au prix de
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solutions onéreuses.
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Les cellules du èe<10nd type n'admettent pas faoilement l'interposition d'un diaphragme entre electrodee olle4 ne prêtent donc ml à des fleotrQ- lyses qui exigent une évacuatlon EepM'ee des produite gazeux anodiqutin et cathodiques, telle que la proc\UQt1ôfi éleotrolytiquo de chlore, En plus des inconvénientt irterenta à la conception propre de la cellule, l'un et l'autre types de cellules uïpolaires classiques présentent des inooMén1ente non lido directement à la pr4uncé indvita- bld clef! joints d'atan<:h4it :
'' UQ deux exigent un utîràage pouei3é des sur fanes des joints et de leurs sièges et constante d'une prea-* sion importante et unif'ormi1 sur oeux-là j de plus, les Jointe sont soumis
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aux dilatations et contractions intempestives des '1±monta des cellules
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suite aux variations de temp4m.tur- lourdes de conséquences 1 pertes de courant, dégradations par carrolsion, et*, Tous ces inconvénients et bien d'autres encore %ont évites dans la cellule qui fait l'objet de !& présente invention grioe, en particulier,
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à la. suppression totale des joints d'étanchéité immergés.
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Selon l'invention, dan* la cellule bipolaire à éléments multiples
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destinée à 'électrolyse de solutions aqueuses, les électrodes bipolaires constituant autant d'auges, disposées '!'une dans l'autre sans contact direct électrique, les amenées de courant se faisant par deux électrodes
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monopolairen, l'une plongeant dans l'auge centrale, l'autre constituant l'auge externe.
Avantageusement, l'anode d'une cellule élémentaire est séparée de la cathode de la cellule élémentaire voisine par une cloison chimiquement inerte réalisée en un matériau conducteur du courant électrique, tel que la titane, ou en un matériau non conducteur tel qu'une résine synthétique, auquel cas les deux électrodes sont reliées électriquement l'une à l'autre par des connexions conductrices.
La cellule conforme à l'invention présente sur les cellules bipolaires
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classiques les avantages suivants ! elle pe, t la suppression de tout ,jMnt i)Meyg4 partioulièrement dangereux dans les cellules à électrodes biMétalliques notamment les électrodes en fer-titane platiné ou la moindre fuite d.
1 as o3.yte crée innédiatement un couple de corrosion néfaste la cellule selon l'invention est de construction fort simple et ne présente aucune difficulté technologique de réalisation ; elle permet un contrôle
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aise du fiouvensant de l'électrolyte (direction, sens et vitesse) CROO à l'insertion de chicanes ou déflecteurs en matériau isolant entre les clara trôd05 elle évite toute fuite de courant, pour autant qu'un brlao-jot soit eâi sgas sur l'amenée et l'évacuation d'électrolyte de chaque auge la cellule aonfoa'me à l'invention autorise n'importe quel système d'évaoua- tion des caz forces (évacuation séparée ou commune) destina, éventuellement, rez réduire zo volume gazeux au-dessus de l'électrolyte 1 elle permet aisément l' irl';
ep'1B1 ticm. d'un diaphragnie entre anode et cathode de chaque cellule élémentaire, avec prélèvement séparé du oatholyte et de l'anolyte enfin l'âtanahé1tê est telle qu'elle peut fonctionner sous pression.
P'8.utr' avantages apparaîtront encore au cours de la description de
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la cellule conforme à l'invention.
Le principe de l'invention est expliqua en détail avec référence aux figures schématiques annexées. Il est bien entendu qu'elles ne sont don- nées qu'à titre d'exemples et ne doivent limiter en rien la portée de ltinvention qui est susceptible de nombreuses variantes ne sortant pas de son cadre.
Dans les figures 1 et 2, on n'a représenté que trois auges (1, 2, 3) pour la clarté du dessin ; en pratique, leur nombre est tout à fait quel- conque. Les auges figurées ont la forme de parallélipipèdes rectangles il est évident qu'elles peuvent avoir toute autre forme compatible avec leur fonction :t cubes, prismes droits ou obliques à base quelconque, cylin- dres droits ou obliques, pyramides ou cônes éventuellement tronqués et s'évasant vers le haut.
Ces dernières formes présentent l'avantage de permettre un dégagement aisé des gaz formés au cours de l'électrolyse, une variation de la distance entre électrodes par remplacement des cales d'es- pacement (4) si l'on désire changer les conditions d'électrolyse, ou un maintien de l'écartement à sa valeur initiale, même aveo des électrodes qui s'usent, telles que des électrodes de graphite. D'une manière géné- rale, on évitera l'accumulation des gaz sous la base des auges en lui donnant une certaine pente ou deux pentes opposées.
Les auges-électrodes (1, 2, 3) peuvent être réalisées en tout matériau conducteur résistant à l'action de l'électrolyte et des produits formés (titane platiné titane/acier, graphiter magnétite, etc). Dans Ion cellules représentées aux figures 1 et 2 et plus particulièrement destinées à la production électrolytique de chlorate à partir de solution aqueuse de chlorure de sodium, les auges bipolaires (1, 2) sont constituées d'une tact interne en acier Jouant le rôle de cathode et d'une face externe en titane platiné jouant le rôle d'anode.
L'auge externe (3) étant monopolaire, eat constituée d'acier seul le raccordement électrique est effectué au moyen
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. du conducteur (5) par l'intermédiaire d'une plaque répartitrice 6.
Quant à l'électrode centrale 7 (fig. 1 et 2), elle consiste en un bloc ou une plaque de titane platiné ayant la même forme extérieure quo les auges bipolaires, Elle est alimentée en courant par le conducteur de cuivre (8) et les barres de cuivre revêtues de titane (9).
Il est entendu que l'on peut fort bien réaliser la construction de tanière à ce que les polarités soient inversées, l'électrode centrale constituant alcrs la catnode.
La. mise en place des différentes auges (1, 2, 3) s'effectue par simple pose des auges l'une dans l'autre,l'espacement et le centrage étant obtenus à l'aide de cales d'espacement (4) en matériaux inertes non conducteurs par exemple en résine synthétique, ces cales laissant libre la circulation de l'électrolyte. Pour simplifier le dessin, les cales latérales n'ont pas été représentées.
L'ensemble des auges emboîtées est contenu dans un carter (il) en matériau isolant qui épouse leur forme et qui est pourvu d'une amenée de courant (5, 6), d'un couvercle boulonné (12) également en matière isolante (polypropylène par exemple) portant l'autre amenée de courant (8, 9), d'un collecteur d'électroylte usé (13) et de dispositifs pour l'introduction d'électrolyte frais (14), l'évacuation des gaz formés au cours de 'électro- lyse (15) et l'évacuation de l'électrolyte usé (16).
La figura 1 ne comporte qu'une amenée unique d'électrolyte frais (17) ; cette amenée se fait dans l'auge centrale (1) qui à son tour alimente l'auge suivante (2) par débordement et ainsi de suite Jusqu'à l'auge externe (3) qui déborde à son tour dans le collecteur (13) par l'ajutage (18). Des chicanes sont prévues de manière à obtenir une circulation uniforme de l'électrolyte dans les auges,
Dans le cas d'électrodes composites, telles que celles représentées (fer/titane platiné), il importe d'éviter tout contact de l'électrolyte
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avec le bimétal, contact qui engendrerait immanquablement un couple de corrosion aux conséquences désastreuses, comme dans les cellules bipolaires classiques.
Aussi le débordement d'électrolyte d'une auge à la suivante (figure 1) ne se fait-il pas par dessus bord mais bien par des trous percée près du bord supérieur de chaque auge, plus haut que le bord supérieur de l'auge suivante. De cette façon, la surface de contact électrolyte/ @ bimétal est infiniment plus réduite. Néanmoins, afin d'éviter tout phénomène de corrosion à la périphérie des trous de débordement, ceux-ci sont garnis d'ajutages de transfert d'éleotrolyte (non représentés), pRr mesure de sim- plification, ceul l'ajutage de transfert de l'auge externe a été représenté à la figure 1.
Ces ajutages sont réalisés en téflon, en polyester, en polypropylène, en PVC ou en ébonite ; une étanchéité parfaite est assurée par deux Joints toriques (non représentés) serrés par un écrou coopérant avec un filet gravé dans le conduit de débordement du côté externe de l'auge (21). Chaque conduit se termine par un ajutage vertical, taillé en biseau à la base, qui joue le rôle de brise-Jet afin d'éviter toute fuite de cou- rant par transfert d'électrolyta, Les conduits de débordement des auges successives sont disposés alternativement à gauche et à droite (figure 1) de manière à contraindre l'électrolyte à un long parcours dans chaque auge.
Des chicanes (non représentées) empêchent l'électrclyte de suivre le plus court chemin d'un conduit au suivant.
Pour éviter tout contact éventuel de la tranche du bimétal avec l'éleo- trolyte, par moussage, condensations, bouchage des conduits, le bord supé- rieur de chaque auge est garni d'une coiffe protectrice en matière chimi- quement inerte (10).
Les deux cellules représentées aux figures 1 et 2 se différencient par le mode d'adduction et de soutirage de l'éleotrolyte. Alors que dans la figure 1, les auges sont en série sur le circuit d'électrolyte, chacune étant alimentée par l'électrolyte usé de la précédente, dans la figure 2
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chaque% est alimentée en électrolyte irais par une série d'ajutages brise...,,' @2, 23, 24) en matière isolante et décharge son électrolyte usé dit@@tement dans le collecteur d'évacuation (13) au moyen d'un aju- tage @ ,ransfert (18) décrit ci-dessus et disposés d'un même coté, o'est- à-dire à côté opposé à l'alimentation.
deux cellules décrites peuvent aisément être équipées d'un diaphrag- mecire anode et cathode, éventuellement appliqué sur l'une de ces élec- tres ; de même, elles peuvent être munies de conduits pour l'évacuation sé gée des gaz formas au cours de l'électrolyse, l'un de ces conduite (ou le@deux)¯ étant disposé dans le couvercle par exemple. Afin de réduire le vomme gazeux au-dessus des auges, le couvercle peut avoir toute forme @haitable, par exemple celle d'un entonnoir renversé ou d'un toit à deux @ersants.
Dans la cellule représentée à la figure 2, l'espace réservé aux gaz peut tre réduit tout en laissant au couvercle (12) sa forme plane, en faisant affleurer, dans un même plan horizontal" les bords supérieurs des différentes augs 1 dans ce cas, le conduit isolant d'évacuation d'éleotro- lyte de chaque auge traverse la paroi de chacune des auges suivantes, l'étanchéité étant assurée, à chaque passage, par joints toriques, éorou et contre-écrou. Cette forme de réalisation permet d'augmenter la surface des électrodes sans accroître les dimensions du carter.